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热连轧机卷取夹送辊位置和压力的控制计算

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热连轧机卷取夹送辊位置和压力的控制计算　

赵东利　河北钢铁股份有限公司唐山分公司设备机动部河北唐山０６　３０００　

【摘要】本文阐述了热连轧机卷取加送辊位置和压力控制理论及实践探索。全面介绍了夹送辊位置和压力控制在轧钢过程中的应用。　【关键词】夹送辊（ＰＲ）　恒定位置控制（ＣＰＣ）　压力监测控制（ＰＭＣ）　中图分类号：ＴＧ３３３文献标识码：Ａ文章编号：１００９—４０６７（２０１３）１４—２５１—０１　

一、引言　夹送辊是热轧Ｔ艺及其他轧钢１＿艺中的主要设备之一，白２００３年１　

月热连轧线投产以来采用日本ＩＨＩ技术Ｔ艺的卷取区夹送辊运行稳定，　

夹送辊的精确控制确保了带钢头部顺利进入卷取机人口导板，为稳定的　

板带生产提供技术保证。夹送辊设置在卷取机入口处，将带钢尾端抛出　

精轧机时，对带钢施加所需要的张力，通过对夹送辊的水平调整，获得　

良好的卷形。　二、ＰＲ控制介绍　

热连轧卷取夹送辊ＰＲ使用２种控制方式：　

（一）恒定位置控制（ＣＰＣ）（ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏ１）：ＣＰＣ是通过　

比较ＰＲ液压缸开度的实际值和设定值来进行控制的。将液压缸内置位置　

传感器实测的ＰＲ开度值和ＰＲ开度设定值比较，由ＣＰＣ单元计算二者的　

差值，将差值与增益相乘，将结果输出作为伺服阀开度命令值。控制系　

统回路如图（１）所示：　

姬砖ＥＣ　

图ｆ１）ｃＰｃ控制系统图　蝇鼹橱开　度蓝　

图ｆ　２）ＰＭｃ控制系统圉　

（二）压力监测控制（ＰＭＣ）（ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏ１）：ＰＭＣ是一种　

控制夹送辊夹紧力的控制方法，通过调节夹送辊的位置来改变上下辊之　

间的夹紧力。监测夹紧力的实际值，把实际值和设定值进行比较，得到　两者的差值，将差值转换为位置信号用于控制液压缸的开闭。在夹送辊　

液压缸的有杆侧和无杆侧分别装有液压压力传感器，用来监测液压缸活　

塞两侧的压力，将测量得到的液压缸内的压力通过计算转换为上下夹送　

辊之间的夹紧力，计算中需要考虑上下辊问的辊缝、辊子的直径、下辊　

的偏移量、辊子重量等因素的影响。控制系统回路如图（２）所示：　

（三）ＰＲ　ＬＥＶＥＬＩＮＧＰＭＣ（水平ＰＭＣ）：水平ＰＭＣ也是一种夹紧　力的控制方法，只用于辊缝标定。当进行辊缝标定时，使操作侧和驱动　

侧的压力差等于０，此时的输出值送给ＣＰＣ作为液压缸的位置参考值。　三、ＰＩｑ控制原理　

夹送辊的控制系统包括ＰＬＣ和ＣＰＣ单元。ＰＬＣ负责设定液压缸的位　

置值，由ＣＰＣ单元构成一个位置控制回路。ＣＰＣ单元位置控制回路包括：　

１．液压缸的位置控制系统输出值Ａ，通过伺服放大器放大后作为伺服阀的　

开度值，其中Ａ＝　ＬＣ的位置设定值与液压缸测量位置值的差值）Ｘ控　

制增益。２．ＣＰＣ单元将ＰＬＣ的位置设定值通过ＲＡＭＰ转换成斜度值，每　秒输出一次。３．伺服阀的零位补偿功能。为了补偿伺服阀的０位漂移，提　

高液压缸的位置控制精度，由中Ｊ陛补偿功能输出伺服阀开度的补偿信号，　

补偿回路将位置设定值和反馈的实测值的差值输出为补偿信号。　

（一）ＰＬＣ的位置设定值：液压缸的位置设定包括３种设定值。分　别是标定设定值、辊缝设定值、压力控制时的位置设定值。这３种设定　

值相加，相减后输出到ＣＰＣ单元。标定时的设定包括以下三种：１）从液　

压缸行程０位到上下辊接触位之间的行程，２）上下辊接触后直到产生需　

要的压靠力时的位置，３）辊子调平时ＷＳ和Ｄｓ压力差。当标定完成后，　

这些设定值一直保持直到下次标定，并作为液压缸行程设定基点。　

（二）ＰＲ控制时序：在生产中夹送辊控制时序分为４种情况如图（３）　所示，１）当ＡＰＣ正常中断：～旦ＡＰＣ完成，ＰＲ向ＭＥＬＰＬＡＣ输出“ＡＰＣ　

完成”信号，同时“＆ＰＣ进行中”信号停止。２）当ＡＰＣ非正常中断：　如果实际位置与原始辊缝设定值之间的偏差超过允许值，ＰＲ输出“ＡＰＣ　

错误”信号（５００ｍｓ　ｏ　３）ＡＰＣ期间的手动操作：当在ＡＰＣ期间执行手　

动操作，“ＡＰＣ进行中”信号立即停止；当所执行的手动操作结束后，向　

ＭＥＬＰＬＡＣ输出“ＡＰＣ完成”信号。４）“ＡＰＣ完成”期间的手动操作：　

当在“ＡＰＣ完成”时进行手动操作，“ＡＰＣ完成”信号立即停止，当所执　

行的手动操作结束后，向ＭＥＬＰＬＡＣ输出“ＡＰＣ完成”信号。　

拳始轭蛙ＡＰＣ　

ＡＰＣ　

ＡＰＣ竟成　

隔（３）熹避辊对序嚏　

四、ＰＰ，辊缝标定　

标定的作用是使系统设定的辊缝值和实际辊缝值相一致。　

在辊缝标定时，按设定的数值使上下辊之间产生夹紧力，并使操作　

侧和传动侧的压力相等（压力差＝Ｏ）标定的操作过程如图（４）所示：　

鞯　ｌ￥　瞄，　”采避辊辑墟自动杯宅垃理∞　五、结束语　

ＰＲ位置和压力控制系统现已在线正式投入运行，在生产中，ＰＲ的　

位置和压力控制运行稳定，ＰＲ可在任意位置接受设定，并能准确到位。　

该系统控制准确，加送辊的水平调整为卷取机卷出好的板形提供了保障。　

设备在生产中运行稳定可靠，效果良好。　参考文献　

［１】孙一康．带钢热连轧的模型与控制［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，　

２００２．　［２］刘玢，杨卫东，刘文仲．热轧生产自动化技术．北京：冶金工　

业出版社，２００６．　

２０１３・１４　中国电子商务．．２５１　一　一　一　Ｌ　～　

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轧制原理部分公式

轧制原理部分公式

轧制原理部分公式

轧制原理部分计算公式

一、轧辊与轧件接触面积

孔型中轧制： F=

h R b

B ?+2

其中：b q

D R -= 为平均工作辊径，（q 为孔型面积，b 为孔型宽度）

b

q

B Q h -=? （Q 、B 轧件面积和宽度）为平均压下量，也可按如下计算： 菱形进菱形孔： h ?=（0.55~0.6）*（H-h ）

方轧件进椭圆孔：h ?=H-0.7h （扁椭圆）

h ?=H-0.85h （对圆、椭圆） 椭圆进方： h ?=（0.65~0.7）H-（0.55~0.6）h 椭圆进圆： h ?=0.85H-0.79h

二、平均轧制单位压力计算

艾克隆德公式（用于计算热轧时平均单位压力的半经验公式） ))(1(ε

η?

++=K m p 其中：（1+m ）为考虑外摩擦影响的系数 K 为平面变形抗力（N/mm 2） η 为金属的粘度（N ·S/mm 2）

ε

为轧制时的平均变形速度（s -1

）

m=h

H h

h R f +?-?2.16.1 （适用于t ≥800℃，Mn ≤1%、Cr ≤2~3%）

f=K 1K 2K 3（1.05-0.0005t ） R ：孔型中央位置的轧辊半径； △h ：该道次压下量；

K1：考虑轧辊的材质影响系数，钢辊K1=1.0，铸铁辊K1=0.8；

K2：考虑轧制速度的影响系数，按《塑性变形与轧制原理》图4-12定；

K3：考虑到轧件的材质影响系数，按《塑性变形与轧制原理》表4-3定； t ：轧制温度。

K=（137-0.098t ）（1.4+C+Mn+0.3Cr ） N/mm2 η=0.01（137-0.098 t ）·C ＇ N ·S/mm 2

）（1

2-?

+?=

s h

H R h

V ε

三、轧机传动力矩组成及计算

M 电=（Mz/i ）+M f +M k +M d

其中：i 为电机至轧辊的减速比；

Mz=2×P ×ψ×R h ??=p ·ψ·（B+b ）·△h ·R

夹送辊检修技术总结

夹送辊检修技术总结

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夹送辊检修技术总结

一、 结构说明

***钢铁热连轧厂卷取区夹送辊装置由上夹送辊、下夹送辊、机架、压辊、活门、机架辊及导板、传动等组成。本夹送辊设置在地下卷取机入口侧，将钢板头部引入地下卷取机的同时，对卷板尾端出精轧机后卷板施加张力。

上下夹送辊之间的辊缝设置，是根据带钢的厚度，由液压控制油缸调整，液压缸设置在夹送辊机架和摆臂上，行程由组合位置传感器控制，传感器与液压缸组装后整体供货。

二、 常见故障处理：

故障1：夹送辊电机送不上电

处理方法：① 先在夹送辊传动柜面板上看有无报警，若有报警再送电，若还送不上，应检查有无“ready”信号，通常送不上传动电都是由无ready信号导致的

② 若无ready信号，则应检查夹送辊电机风机的电是否已送上，在电气室的抽屉电源上检查上、下夹送辊风机的电源是否送上电？若没送上，应及时送上，再通知操作台开启风机，再送传动电即可

③ 若风机已开启仍无ready信号，则应检查夹送辊冷却水是否已经开启，若未开启应将其开启，若是控制水阀的电磁阀的问题，应根据具体情况分别处理，在此不加赘述。

故障2：轧钢时夹送辊突然不转导致堆钢

处理方法：① 处理完废钢后看能否正常启动夹送辊，看是否能进行标定，正常使用，若都能，则调看pda word格式-可编辑-感谢下载支持

② 从pda上显示可以看见当带钢头部进入卷取机时，夹送辊电机的速度突然陡降为零。

③ 查看现场废钢头部，发现头部有裂开痕迹

④ 去调度调取卷取机的录像，发现带钢头部上翘严重，在进入夹送辊时有明显的撞击现象，说明本次堆钢是由于带钢头部撞击夹送辊致夹送辊过流所致。

⑤ 去现场检查夹送辊有无损坏，若撞痕较严重应及时更换夹送辊。

故障3：夹送辊压力传感器故障

处理方法：①发现压力数据不对，一人应立即准备好检测压力的液压油表到现场，另一人在HMI上监控压力值的变化，两人核对即时压力的显示值和实际值，若偏差在5bar以内，默认为正常，在5bar以外则应检查压力传感器的接线及好坏

机组张力表及张力计算

机组张力表及张力计算

机组张力表及张力计算 一、张力表

位置 单位张力

(kg/mm2) 最大张力 (kgf)

(0.5 × 1000)

开卷机 → No.1张力辊 1.00 500

No.1 张力辊 → 入口活套 2.0 1000

入口活套→No.2 张力辊 2.5 1250

No.2 张力辊 →No.4 张力辊

(工艺段) 1.2 600

No.4 张力辊 → 卷取机 2.3 1150

No.2 张力辊 →No.3 张力辊

(工艺段) 1.2 600

（张力辊的实际放大倍数超过9打滑）

二、1#张力辊计算

计算条件：1#张力辊处于发电状态，辊子直径Φ790，辊子包角α=4.09弧度，总包角8.18。 欧拉公式：T1=T2 e-fα，T2=T3 e-fα。

T1---1#辊与开卷机之间的张力，max=1.0*0.5*1000=500kgf

T2---1#辊与2#辊之间的张力

T3---2#辊与活套入口之间的张力，max=2.0*0.5*1000=1000kgf

f----带钢与辊子之间的摩擦系数，辊面为聚氨酯，取f=0.28

张力辊的临界张力放大倍数：T30/T10= e2fα= e2*0.28*4.09=9.9，大于实际张力 放大倍数，

张力辊满足要求。 张力辊的张力差：T3-T1=1000-500=500kgf

则总的传动负载转矩为：M=500*0.79/2=197.5kgf.m

选择马达转速nN=1500rpm，则减速机传动比i=17，效率约0.9。

总的马达功率：P=197.5*1500/(975*17*0.9)=19.9kw。

一般可根据包角的比例分配每根辊子的传动功率，均匀分担负载，故可选择2台11KW的马达。

故原选择的马达型号：YVP160M-4，11kw

YVP160L-4，15kw 满足要求。

T2 T1 1 2 T3 三、活套出口张力计算

计算条件：入口单位张力2.0kg/mm2，活套辊13根（Φ370，调心辊子轴承23220C/W33---140mm，辊子重量295kg），纠偏辊2根（Φ400，调心辊子轴

热轧轧制力计算与校核

热轧轧制力计算与校核

精品--

--精品 6 轧制力与轧制力矩计算

6.1 轧制力计算

6.1.1 计算公式

1. S.Ekelund公式是用于热轧时计算平均单位压力的半经验公式，其公式为（1）；

))(1km（ （1）

式中：m——表示外摩擦时对P影响的系数，hHhhRfm2.16.1；

当t≥800℃,Mn%≤1.0%时，K=10×（14-0.01t）（1.4+C+Mn+0.3Cr）Mpa

式中t—轧制温度，C、Mn为以%表示的碳、锰的含量；

— 平均变形系数，hHRhv2；η—粘性系数，')01.014(1.0CtMpa.s

F—摩擦系数，)0005.005.1(taf，对钢辊a=1，对铸铁辊a=0.8；

‘C— 决定于轧制速度的系数，根据表6.1经验选取。

表6.1 ’C与速度的关系

轧制速度（m/s） ＜6 6~10 10~15 15~20

系数‘C 1 0.8 0.65 0.60

2. 各道轧制力计算公式为

phRbBpFPhH2

精品--

--精品

6.1.2 轧制力计算结果

表6.2 粗轧轧制力计算结果

道次 1 2 3 4 5

T（℃） 1148.68 1142.76 1133.93 1117.15 1099.45

H（mm） 200 160 112 67 43

h(mm) 160 112 67 43 30

Δh(mm) 40 48 45 24 13

Ri(mm) 600 600 600 600 600

f 0.476 0.479 0.483 0.491 0.500

m 0.194 0.266 0.408 0.596 0.755

K(Mpa) 64.3 65.9 68.1 72.4 76.9

‘C 1 1 1 1 1

η 0.251 0.257 0.266 0.283 0.301

v(mm/s) 3770 3770 3770 3770 3770